Sciencemag.cz
Doporučujeme
Excitony jsou kvazičástice vyskytující se v polovodičích, kombinace elektronu a díry. Pohyb excitonu odpovídá přenosu energie bez toho, aby se přenášel elektrický náboj nebo klidová hmotnost (v tomto se exciton podobá fotonu, excitony mají také úzký vztah k optickým vlastnostem polovodičů/optoelektronickým aplikacím; viz dále).
Při určité hustotě volných nosičů náboje, tzv. Mottově hustotě (např. když hustota nosičů náboje stoupá se zvyšující se teplotou), polovodič přechází na látku kovového typu a excitony mizí. V roce 1967 však americký fyzik Gerald Mahan předpověděl, že by mohl existovat jeden speciální typ excitonů (Mahanovy excitony), který by mohl přetrvat i nad Mottovou hustotou. Tyto kvazičástice až dosud nebyly pozorovány, a už vůbec ne za normálních podmínek. Nyní výzkumníci Majed Chergui, László Forró (ECPL), Alexander Steinhoff (University of Bremen) a Ana Akrap (University of Fribourg) tvrdí, že se jim Mahanovy excitony podařilo detekovat; projevují se optickými vlastnostmi, které předpovídala teorie. Pozorování se realizovalo sledováním optických vlastností materiálu při měnící se hustotě nosičů náboje ve femtosekundových intervalech. Jinak šlo o běžnou látku (perovskit, kde se na organickou látku váže brom a olovo a výsledná struktura má podobu krystalu – tento materiál se běžně používá např. ve fotovoltaických článcích, v laserech i pro luminiscenci) a vše probíhalo za pokojové teploty.
Vědci se domnívají, že pozorování otevírá cestu k přípravě dalších exotických stavů hmoty. Pomocí Bose-Einsteinovy kondenzace by se např. v běžném perovskitu daly připravovat hybridní stavy excitonů s fotony.
Tania Palmieri et al. Mahan excitons in room-temperature methylammonium lead bromide perovskites, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-14683-5
Zdroj: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne/Phys.org
